I meccanismi che portano alla fessurazione di una pavimentazione in calcestruzzo
Come si comportano le pavimentazioni quando sono soggette a tensione endogene, quindi non dovute a carichi esterni ? I ricercatori del CSHub (MIT Concrete Sustainability Hub) hanno effettuato una ricerca per comprendere i meccanismi che portano alla formazione delle fratture nelle pavimentazioni in questi casi che in inglese sono denominati “eigenstresses" (sollecitazioni prodotte senza carico esterno).
Come si comportano le pavimentazioni quando sono soggette a tensione endogene, quindi non dovute a carichi esterni ? I ricercatori del CSHub (MIT Concrete Sustainability Hub) hanno effettuato una ricerca per comprendere i meccanismi che portano alla formazione delle fratture nelle pavimentazioni in questi casi che in inglese sono denominati “eigenstresses" (sollecitazioni prodotte senza carico esterno).
Attraverso un'analisi estesa a tutti i livelli dimensionali, dalla nanoscala in su, i ricercatori americani si erano posti l'obiettivo di definire un modello che consentisse la valutazione della formazione e diffusione delle crepe, nonché la valutazione delle motivazioni e il comportamento del calcestruzzo al variare di diversi parametri come la temperatura e l’umidità, la composizione granulometrica, la distribuzione delle porosità …
Il lavoro ha portato allo sviluppo di una nuova rappresentazione che considera le caratteristiche elastiche del pavimento e del sottofondo, e offre una risposta più realistica per permettere ai ricercatori di prevedere le problematiche di “eigenstresses”.
La ricerca si basa sull’uso dei precedenti modelli messi a punto da CSHub per rappresentare la resistenza alla deformazione per la pavimentazione. Nel nuovo modello i ricercatori hanno ricreato il campo di stress della piastra in calcestruzzo considerando anche il sistema di sottofondo. Sono state prodotte e studiate crepe di varia profondità sul sistema di pavimentazione (vedi inserto in Fig. 1) e sono stati osservati i parametri che governano il comportamento di frattura. Nel modello, sono stati considerati l'altezza della pavimentazione H, la profondità di penetrazione crepa l, e le due costanti di elasticità i ???? !, κ! e ???? !. Utilizzando un'equazione analitica che riguarda il crack di apertura dovuto allo spostamento ad un carico distribuito lungo la superficie della fessura, i ricercatori hanno analizzato profili di stress non uniformi.
La figura 1 presenta la risposta allo stress di una pavimentazione in prossimità della cricca per diversi rapporti di modulo di taglio contro le profondità di crack. Le prove hanno dimostrato che per sottofondi rigidi si ottiene una maggiore resistenza alla diffusione della frattura. Lo studio di queste correlazione e lo sviluppo del modello consentirà di prevedere il comportamento e quindi poter progettare delle pavimentazioni in grado di resistere al meglio a problematiche come il gelo/disgelo.
Questa ricerca è stata effettuata da CSHub @ MIT con il patrocinio della Portland Cement Association, il Ready Mixed Concrete Foundation Research & Education, e la National Science Foundation Graduate Research Fellowship.
La nostra redazione cercherà di approfondire la ricerca nella sua interezza per poter darne una presentazione più completa.
